我國新發現的古人類化石，將青藏高原人類歷史推進12萬年
5月2日，國際頂級期刊《自然》雜誌發文稱，中國科學院院士、中國科學院青藏高原研究所研究員陳發虎，蘭州大學副教授張東菊，德國馬普學會進化人類學研究所教授Jean-Jacques Hublin和丹麥哥本哈根大學博士Frido Welker等帶領團隊，通過古蛋白分析揭示了發現於甘肅省夏河縣境內的人類下頜骨化石為丹尼索瓦人，並根據發現地點命名為夏河人。該發現同時證明，早在16萬年前古人類就已到達青藏高原，並適應了3000米高海拔缺氧環境，將青藏高原人類活動歷史推進了12萬年。
《自然》雜誌報道我國新發現的丹尼索瓦人——夏河人
16萬年前的夏河人下頜骨化石（供圖：蘭州大學 張冬菊）
修行喇嘛的偶然發現
這塊重要的化石發現過程頗有些神秘。論文作者蘭州大學張東菊副教授介紹說，該化石並不是由正式考古發掘出土，而是在上世紀80年代，當地的一位喇嘛在洞穴中修行時候偶然發現，並把它獻給了活佛。隨後活佛意識到這是一塊古人類化石，便將其轉交到了論文的作者之一、蘭州大學的董光榮教授手中。然而，由於董教授工作的側重點不在於此，這塊化石一放就是近30年。
化石發現地點——白石崖溶洞，是當地著名的佛教洞穴和旅遊景點（來自網路）
2008年，科學家在西伯利亞南部阿爾泰山丹尼索瓦洞(Denisova Cave)的古遺址中發現了一小節指骨化石，2010年研究論文正式發表，神秘的古人類——丹尼索瓦人橫空出世。並且科學家通過DNA對比認為丹尼索瓦人、尼安德特人和智人來自於同一祖先，也就是說他們和我們的直系祖先智人是姊妹類群。科學家認為在80萬年前這個古老人群與現代人類演化上分道揚鑣，並曾遍布亞洲，但是，相關研究因為缺少化石證據而一度停滯。不過很多科學家相信，丹尼索瓦人的線索在中國，因為其DNA在許多中國人群里很常見。
丹尼索瓦人復原像（來自網路）
受到這一研究理論的影響，2010年陳發虎院士帶領蘭州大學環境考古團隊對這塊塵封近30年化石展開了研究。
但是由於該化石並非正式考古出土，考證這塊化石的由來變得極為重要。對於這塊化石的最早發現地，當年那位僧人轉交時僅對洞穴作出一些大致描述。研究團隊從2010年開始根據僅有的線索，在整個夏河地區展開調查，考察區域超過6000平方公里。直到2016年，研究團隊才基本確定論文中提到的白石崖溶洞是這塊化石的出土地。
陳發虎院士帶領研究團隊進行野外調查（來自網路）
2018年，張東菊副教授帶隊對溶洞進行小面積正式考古發掘，發現較厚的文化層堆積，出土豐富的石製品和動物骨骼遺存，顯示古人類曾在該遺址較長時間生活。「雖然發掘材料還在整理研究中，但是無疑，這個遺址保存了大量舊石器時代的考古遺存。目前並不能確定已經發現的考古遺存中到底哪一層是和我們研究的化石同時期或者共存的，但是我們確實有了線索，並掌握了材料和證據。」張東菊強調。
古蛋白揭示化石「身份之謎」
尋找化石出土地的同時，關於化石古DNA分析及化石形態研究也同期進行。這塊古人類化石僅保存了下頜骨右側，包括第一和第二臼齒兩顆完整牙齒。研究團隊對其頜骨表面、骨壁厚度、齒弓形狀、牙齒大小、牙齒排列、牙齒萌發和牙齒磨損等體質性狀進行了全面分析，確定其為中更新世古老型智人的一種。
夏河人下頜骨化石照片及三維重建的模型照片，灰色為虛擬重建的鏡像部分（論文截圖）
但遺憾的是，該化石並未保存古DNA信息。張東菊副教授解釋說：「DNA損傷修復機制會隨著生物死亡而崩解。在生物死亡過程中，細胞會逐漸發生自溶，隨著大量蛋白酶、DNA酶等的釋放，DNA很快會被降解。在高溫和潮濕的條件下，DNA也容易發生水解、斷裂。此外，許多微生物也會污染吞噬DNA。即使在理想的寒冷環境下，能留存下來的古DNA也不會超過100萬年。」
為進一步確定化石種屬，研究團隊將目光轉向了古蛋白分析。「蛋白質比DNA『倖存』的時間長，它們的化學和分子組成意味著其更穩定，分解速度沒有那麼快，儘管蛋白質最終也會分解。構成蛋白質的氨基酸化學結構最終由生物體DNA中特異的編碼序列所決定，因此，可以比較不同物種中相同蛋白的氨基酸組成，來認識物種之間親緣關係的遠近。」文章作者之一丹麥哥本哈根大學博士Welker介紹說。
在得知下頜骨沒有保存DNA後，團隊對化石進行了古蛋白分析。結果顯示，該化石在遺傳學上與阿爾泰山地區丹尼索瓦洞發現的丹尼索瓦人親緣關係最近，可以確定為青藏高原的丹尼索瓦人，稱為夏河丹尼索瓦人，簡稱夏河人。
另外，關於化石的年齡，雖然無法找到具體的出土層位，但是幸運的是其外包裹著厚層碳酸鈣。研究團隊邀請台灣大學沈川洲教授對包裹體進行了鈾系測年（根據鈾系核素的放射性比值來測定沉積物的地質年代），結果顯示該化石形成的時間至少在距今16萬年前。
自此這塊化石的「身世」終於揭曉。
「高海拔適應性」基因突變找到來源
夏河人的發現為現代藏族和夏爾巴人等高原人群的高海拔環境適應基因找到了可能的本地來源。
2014年發表在《自然》上的一項研究發現，現今的夏爾巴人、藏族人和鄰近人類種群都攜帶了有助於他們在高緯度生存的源自丹尼索瓦人的遺傳變異基因：EPAS1。但是，一直令人不解的是丹尼索瓦人為何產生了這種適應，因為此前發現的有關丹尼索瓦人的化石證據一直局限于海拔只有700米的丹尼索瓦洞。夏河人這半塊下頜骨化石發現地所處海拔高達3280米，如此高海拔的生存環境解釋了為什麼丹尼索瓦人具有有助於適應高海拔、低氧環境的遺傳變異。這一發現還表明，丹尼索瓦人適應高海拔、低氧環境的時間遠遠早於4萬年前來到此地的智人。
現代夏爾巴人利用耐寒耐缺氧的身體特性成為「珠峰挑夫」
同時本次發現從考古學上驗證了過去只發現於阿爾泰山地區丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人曾在東亞廣泛分布的推測。
在夏河人下頜骨發現之前，全世界發現的丹尼索瓦人化石只有一些牙齒和肢體的殘片，且全部出土于丹尼索瓦洞，除了高覆蓋度的全基因組數據外，只有極其有限的體質形態信息。夏河人下頜骨的發現首次為丹尼索瓦人研究提供了豐富的體質形態學信息，使重建丹尼索瓦人體質形象及與東亞豐富的但缺乏古DNA信息的中晚更新世人類化石進行體質形態對比成為了可能。
此前發現的丹尼索瓦洞內發現的丹尼索瓦人化石（來自網路）
丹尼索瓦人是我們的祖先嗎？
自2010年面世以來，丹尼索瓦人這個已經滅絕的神秘人種正在改寫人類演化史。
值得一提的是，夏河人並不是第一種在中國發現的丹尼索瓦人。2017年，中科院地球環境所敖紅課題組發現，70年代在我國山西地區出土的距今20多萬年的許家窯人化石和西伯利亞的丹尼索瓦人具有相似的牙齒特徵，因此推斷許家窯人可能是生活在中更新世歐亞大陸中部和東部的早期丹尼索瓦人。
20多萬年前許家窯人頭骨及復原圖（來自網路）
另一項基因層面的研究顯示，我們的智人祖先曾同丹尼索瓦人進行過通婚並且有了後代。科學家們通過一項新技術搜集了來自歐洲、亞洲、美洲和大洋洲的5600名現代人類基因組中的古代DNA碎片，並進行對比，發現一些東亞人和澳洲土著人攜帶丹尼索瓦人的DNA。由此得出結論，丹尼索瓦人至少在這兩個地方同現代人類的祖先發生過通婚。
據此推測，大約在200多萬年前，第一批走出非洲的直立人來到了中國大地，他們在這片土地上生活了一百多萬年的時間，演化出元謀人、藍田人、北京人等代表。而在大約30萬年前，丹尼索瓦人來到了東亞，在生存競爭中他們淘汰掉了原本生活在這裡的包括北京人在內的原始直立人，成為了這片大地的主人。然而到了大約5萬年前，比丹尼索瓦人更為先進的智人終於來到了亞洲，用更短的時間迅速淘汰了丹尼索瓦人。不同的是，丹尼索瓦人在這個過程中與智人進行了通婚，將自己的血脈（DNA）留在了現代人的身體里。
作者 | 劉森 遼寧古生物博物館展覽部主任
審稿 | 梁飛 瀋陽師範大學古生物學院副教授
責編 | 高佩雯
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